DE2004322A1

DE2004322A1 - Rotary radal -cylinder engine has housing cam track - controlling piston motion with acceleration period exceeding that of deceleration

Info

Publication number: DE2004322A1
Application number: DE19702004322
Authority: DE
Inventors: Kozo Tokio; Kato Taketoshi Funabashi; Ono (Japan). P F04b 21-08
Original assignee: Hitachi, Ltd.; Keihin Hitachi Engineering Co., Ltd.; Tokio
Priority date: 1970-01-30
Filing date: 1970-01-30
Publication date: 1971-11-18
Also published as: DE2004322B2

Abstract

The engine is of the type in which a rotor is provided with an even or odd number of radial cylinders containing pistons whose reciprocating movement is controlled by an internal cam track in the engine housing. The piston velocity increases and decreases linearly, and at both ends of the stroke the velocity is momentarily zero. The rotor angle of rotation during which piston acceleration occurs is greater than the deceleration angle, both angles being multiples of the phase difference angle between pistons. The period of constant piston velocity is either zero or a multiple of the phase difference angle. The period of zero radial piston motion is half the phase difference angle for an engine with even number of pistons, or a quarter of the phase difference angle for an odd number of pistons.

Description

Radialkolben~Hydraulik-Pumpe oder -Motor mit vielmaligem Hub jedes Kolbens je Umdrehung Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an Radialkolben-Hydraulik-Pumpen oder -Motoren mit vielmaligem Hub jedes Kolbens je Umdrehung, im folgenden kurz Vielhub-Radialkolben-Maschinen genannt. Radial piston hydraulic pump or motor with multiple strokes each Pistons per revolution The invention relates to an improvement in radial piston hydraulic pumps or motors with multiple strokes of each piston per revolution, briefly below Called multi-stroke radial piston machines.

Solche Maschinen enthalten allgemein einen Läufer, der mit einer Vielzahl radialer Zylinderbohrungen versehen ist, die rings um die Achse symmetrisch angeordnet Sind, ferner Je einen hin und herbewegliohen Kolben in den Zylinderbohrungen, eine Kurvenbahn, die den Läufer umgibt und relativ zu der der Läufer drehbeweglich ist und die eine wellenförmige Bahnfläche aufweist, ferner Wälzlager an den Außenenden der Kolben, die an der Bahnfläche der Kurvenbahn abrollen, sowie eine Steuereinrichtung, die den Strom der Hydraulikflüssigkeit zu und von den Zylinderbohrungen steuert; die Zahl der Kolbenspiele je Umdrehung des Läufers ist durch die Anzahl der Erhebungen der wellenförmigen Kurvenbahn bestimmt, Bei solchen Vielhub-Radialkolben-Hydraulikmaschinen mit wellenförmiger Kurvenbahn pflegt der Kurvenradius der Kurvenbahn im Bereich ihrer höchsten Erhebung kleiner zu sein; infolgedessen ist die spezifische Flächenpressung zwischen der Kurvenbahn und dem Wälzkörper des Kolbens - meistens ist das eine im Außenende des Kolbens gelagerte Kugel - unvermeidlicherweise höher und dadurch die Lebensdauer sowohl der Kurvenbahn als auch der Kugel kürzer. Such machines generally contain a rotor that is connected to a A plurality of radial cylinder bores is provided, which are symmetrical around the axis Are arranged, furthermore a reciprocating piston in each of the cylinder bores, a curved path that surrounds the runner and is rotatable relative to that of the runner and which has a wave-shaped track surface, furthermore roller bearings at the outer ends the pistons, which roll on the surface of the cam track, as well as a control device, the controls the flow of hydraulic fluid to and from the cylinder bores; the The number of piston clearances per revolution of the rotor is determined by the number of elevations the undulating cam path is determined in such multi-stroke radial piston hydraulic machines with a wave-shaped curved path, the curve radius of the curved path maintains the area to be smaller at its highest point; as a result, the specific surface pressure is between the cam track and the rolling element of the piston - usually the one in the Outer end of the piston mounted ball - inevitably higher and therefore the The service life of both the cam track and the ball is shorter.

Die Steueröffnungen der beschriebenen Maschine erfahren bei der Läuferdrehung schnell aufeinanderfolgende Umschaltungen vom einen zum anderen Zn lnd die Zahl dieser Umschaltungen ist gleich der Anzahl der Erhebungen der Kurvenbahn bei einer Läuferumdrehung. Deshalb werden bei höherer Läuferdrehzahs die Steueröffnungen häufiger umgeschaltet, und die Umschaltdauer wird entsprechend kürzerO Infolge dieser kürzeren Umschaltdauer neigt die Maschine zu fehlerhaften Steuerungen. Zum Beispiel wird, wenn die Steueröffnung von höherem zu niedrigerem Druck umschaltet, die Zylinderbohrung, während der Kolben seinen Druckhub ausführt, zeitweilig abgesperrt oder nicht mit beiden Druckseiten verbunden, so daß der Zylinder überhohem Druck ausgesetzt wird; diese Erscheinung wird im folgenden kurz als "Sperrung" bezeichnet, da die Hydrat likflüssigkeit zeitweilig in der Zylinderbohrung einige sperrt und von der Umgebung abgesperrt ist. Ferner sind in manchen Fällen die Seite höheren Druckes und die Seite niedrigen Druckes zeitweilig durch die Zylinderbohrung miteinander verbunden; diese Erscheinung wird im folgenden um der Kürze willen als "Undichtheit" bezeichnet, da sie der zwischen dem Zylinder und dem Kolben vorhandenen Undichtheit ähnelt.The control openings of the machine described experience when the rotor turns quick successive switchovers from one to the other Zn and the number these switchings is equal to the number of elevations on the cam track in one Rotor rotation. Therefore, the control openings become more frequent at higher rotor speeds is switched, and the switching time is correspondingly shorter O as a result of this shorter Switching time, the machine tends to have faulty controls. For example, when the control port switches from higher to lower pressure, the cylinder bore, while the piston executes its pressure stroke, temporarily blocked or not with both pressure sides connected so that the cylinder is subjected to excessive pressure; this phenomenon is briefly referred to below as "blocking" because the hydrate Liquids temporarily lock some in the cylinder bore and from the environment is locked. Also, in some cases, the higher pressure side and the Low pressure side temporarily connected to each other through the cylinder bore; this phenomenon is shown below for the sake of brevity as a "leak" referred to as the leakage present between the cylinder and the piston resembles.

Es ist deshalb eine der Erfindungsaufgaben, eine(n) Radialkolben-Hydraulik-Pumpe oder -Motor mit einer wellenförmigen Kurvenbahn zu schaffen, welche eine Verringerung des ontaktdruckes zwischen der Oberfläche der Steuerbahn und der Stahlkugel ermöglicht und dadurch beider Lebensdauer vermehrt, Eine weitere Erfindungsaufgabe ist, eine Maschine der oben beschriebenen Art zu schaffen9 die sowohl jene "Sperrung" als auch jene "Undichtheit" beseitigt und dadurch den von der Sperrung verursachten Stoß verringert und den volumetrischen Wirkungsgrad sehr verbessert. It is therefore one of the tasks of the invention to create a radial piston hydraulic pump or -motor with an undulating cam track, which is a reduction of the contact pressure between the surface of the control track and the steel ball and thereby both life span increased, Another inventive task is one Machine of the type described above to create9 both those "blocking" and also that "leakage" eliminated and thereby the one caused by the blockage Reduced shock and greatly improved volumetric efficiency.

Eine weitere Erfindungsaufgabe ist, eine Maschine der oben beschriebenen Art zu schaffen, welche im wesentlichen ohne Drehmoment-Schwankungen arbeitet. Another object of the invention is to provide a machine of the above described To create kind that works essentially without torque fluctuations.

Die genannten Aufgaben lassen sich - kurz gesagt -durch eine wellenförmige Kurvenbahn lösen, die an jeder Erhebung einen größeren Kurvenradius und sowohl an den Erhebungen als auch an den Vertiefungen Je einen die Kolben nicht bewegenden Umfangsteil aufweist und so gestaltet ist, daß sie eine Drehmomentkurve in Form unsymmetrischer Trapeze ergibt, deren Summierung einen konstanten Drehmomentwert liefert. The tasks mentioned can be - in short - by means of an undulating Solve the curved path that has a larger curve radius at each elevation and at both the elevations as well as on the depressions one each of the pistons that does not move Has peripheral part and is designed so that it has a torque curve in the form asymmetrical trapezoids, the summation of which results in a constant torque value supplies.

Die Erfindung wird in der Zeichnung dargestellt0 Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Radialkolben-Hydraulik-Pumpe oder -Motor mit vielmaligem Hub jedes Kolbens Je Umdrehung, Fig. 2 einen Querschnitt durch dieselbe Maschine entlang der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 ein vergrößertes Teilbild im Querschnitt wie in Fig. 2, welches die Beziehungen zwischen einem Kolben und einer Kurvenbahn zeigt, Fig. 4 ein Diagramm des Kolbenhubs über der Läuferdrehung, Fig. 5 ein Diagramm der Kolbengeschwindigkeit über der Läuferdrehung, Fig. 6 ein Diagramm des von einem einzelnen Kolben erzeugten Drehmomentes über der Läuferdrehung, Fig. 7 ein der Fig. 6 ähnliches Diagramm, worin das Drehmoment als Dreieck dargestellt ist, Fig. 8 ein Diagramm des von der Gesamtheit der Kolben ausgeübten Drehmomentes, Fig. 9 ein Diagramm ähnlich der Fig. 8, aber mit erfindungsgemäß abgestumpften Drehmomentapitzen, Fig. 10 und 11 Diagramme zur Erläuterung des Verfahrens zur Vergrößerung des Kurvenradius im oberen Teil der Kurvenbahn bei symmetrischem Drehmoments-Verlauf, Fig. 12 ein erfindungsgemäß unsymmetrisches Drehmoment-Diagramm, Fig. 13 und 14 Diagramme zum Vergleich der Kurvenradien im oberen Teil der erfindungsgemäßen Kurvenbahn, Fig. 15 ein Diagramm zum Beweis, daß die Summierung der Drehmomente bei Benutzung der erfindungsgemäßen Kurvenbahn konstant wird, und Fig. 16 - 18 erfindungsgemäße unsymmetrische Drehmoment-Diagramme, und zwar Fig. 17 bei gerader und Fig. 18 bei ungerader Kolbenzahl. The invention is illustrated in the drawing. Fig. 1 shows a longitudinal section through a radial piston hydraulic pump or motor with multiple Stroke of each piston per revolution, FIG. 2 shows a cross section through the same machine along the line II-II of FIGS. 1, 3, an enlarged partial image in cross section as in Fig. 2, which shows the relationships between a piston and a cam track FIG. 4 shows a diagram of the piston stroke over the rotor rotation, FIG. 5 shows a diagram the piston speed over the rotor rotation, Fig. 6 is a diagram of the one individual piston generated torque over the rotor rotation, Fig. 7 a of Fig. A diagram similar to 6, in which the torque is shown as a triangle, FIG Diagram of the torque exerted by the entirety of the pistons, FIG. 9 a diagram similar to FIG. 8, but with torque peaks truncated according to the invention, FIG. 10 and 11 are diagrams for explaining the method for increasing the curve radius in the upper part of the cam track with a symmetrical torque curve, Fig. 12 an asymmetrical torque diagram according to the invention, FIGS. 13 and 14 diagrams to compare the curve radii in the upper part of the curved path according to the invention, Fig. 15 is a graph showing that the summation of the torques in use the curved path according to the invention becomes constant, and FIGS. 16-18 according to the invention asymmetrical torque diagrams, namely FIG. 17 with straight line and FIG. 18 with odd number of pistons.

Nach Fig. 1 und 2, die die Bauart einer(s) Radialkolben-Hydraulik-Pumpe oder -Motors mit vielmaligem Hub jedes Kolbens Je Umdrehung zeigen, wird die Hydraulikflüssigkeit - das ist Öl - unter Druck durch eine Öffnung 1 oder 2 eingeführt und durch einen Kanal 3 zu einer Zylinderbohrung 4 geleitete so daß eine auf einem Kolben 5 angeordnete Stahlkugel 6 gegen einen Kurvenring 7 gepreßt wird. Dieser Kurvenring 7 hat, wie Fig. 2 zeigt, eine wellenförmige Innenfläche. Eine Steuerfläche 10 schaltet die Flüssigkeitskanäle je nachdem, ob der Kolben vor einer Erhebung 8 oder einer Vertiefung 9 der Kurvenbahn steht. Es ist nämlich eine äußere Steuerfläoho 11 starr am Läufer 12, der auf einer Welle 13 aufgekeilt ist, befestigt, während eine innere Steuerfläche 14 mittels eines Kardangelenkes 15 am Gehäuse 16 befestigt ist; wenn der Läufer 12 sich dreht, entsteht an der Steuerfläche 10 eine Relativbewegung zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 14. Die Steuerfläche 10 enthält Öffnungen an den Stellen, die den Erhebungen 8 und den Vertiefungen 9 des Steuerringes 7 entsprechen. So wird, wenn Öl unter hohem Druck in die Zylinderbohrungen 4 eingeführt wird, der Läufer 12 in Drehung versetzt. According to Fig. 1 and 2, the type of (s) radial piston hydraulic pump or motor with multiple strokes of each piston per revolution show the hydraulic fluid - that is oil - introduced under pressure through an opening 1 or 2 and through one Channel 3 led to a cylinder bore 4 so that one arranged on a piston 5 Steel ball 6 is pressed against a cam ring 7. This cam ring 7 has how Fig. 2 shows an undulating inner surface. A control surface 10 switches the Fluid channels depending on whether the piston is in front of an elevation 8 or a depression 9 of the curved path is up. There is namely an outer control surface 11 rigidly on the runner 12, which is keyed on a shaft 13, while an inner control surface 14 is attached to the housing 16 by means of a universal joint 15; when the runner 12 rotates, there is a relative movement between the control surface 10 Inner ring 11 and the outer ring 14. The control surface 10 contains openings at the points that correspond to the elevations 8 and the depressions 9 of the control ring 7. Thus, when oil is introduced into the cylinder bores 4 under high pressure, the Runner 12 set in rotation.

Angenommen, es habe in Fig. 3 der Abstand zwischen dem Mittelpunkt 0 des Läufers 12 und dem Mittelpunkt O' der Stahlkugel 6 den Wert R und ein Supplementwinkel zwischen dem im Punkt der Berührung der Kugel 6 und der Kurvenbahn errichteten Lot und der Linie 00' sei ein Druckwinkel a (dies ist der kleine griechische Buchstabe alpha). Dann ist R eine Funktion des Winkels e (Vermerk: dies ist der große griechische Buchstabe Theta) der Läuferdrehung nach folgender Beziehung: tg α = (dR/de) / R (1) Wenn die vom Flüssigkeitsdruck auf den Kolben ausgeübte Kraft zu F angenommen wird, dann errechnet sich 0 das Drehmoment der auf den Kugelmittelpunkt 0' wirkenden Kraft um die Läuferachse 0 nach T . R # F - tg (2) durch Einsetzen der Gleichung (1) in Gleichung (2) entsteht T = Fo dR/de (3) So ergibt sich das in Fig. 5 gezeigte Kolbengeschwindigkeits-Diagramm aus dem in Fig. 4 dargestellten Kolbenhub-Diagramm, welches die Grundlage für die Bestiung des Kurvenbahn-Profils ist. Wenn aber die Maschine als Motor benutzt wird, ergibt sich die Dauer iT, , während der ein Drehmoment erzeugt wird, aus folgender Beziehung: 2 m /N < eT < (2 M + i) 31 /N (4) worin N die Anzahl der Erhebungen der Kurvenbahn und m eine beliebige ganze Zahl ist (Vermerk: X ist der kleine griechische Buchstabe pi)o Deshalb kann man das wirkliche Drehmoment-Diagramm im wesentlichen wie in Fig0 6 darstellen, und man sieht, daß ein halber Teilungswinkel ec (= 2 Jr/N) der Kurvenbahn dazu dient, das Drehmoment zu erzeugen. Das Drehmoment-Diagramm, wie in Fig. 6 gezeigt, kann als anschauliches Kurvenbild der Fig. 7 gelten9 in der die Kurve zur Untersuchung durch Geraden, welche Dreiecke bilden, dargestellt ist. Wenn die Anzahl der Kolben M ist, dann ist die Anzahl der innerhalb des Läuferdrehungswinkels ec erschienenen Dreiecke abc, wie Fig. 8 zeigt, gleich M; und aus dieser Fig. 8 ist ersichtlich, daß das Gesamt-Drehmoment schwankt. Deshalb wird, wenn der Oberteil des Dreiecks abc durch eine Linie de abgestumpft wird, ein Trapez adec, wie in Fig0 9 gebildet, so daß das Gesamt-Drehmoment konstantgemacht werden kann0 Wie aus Gleichung (3) ersichtlich, ist das Drehmoment T proportional der Kolbengeschwindigkeit dR/de; daher ist das Drehmoment-Diagramm für den Läuferdrehungswinkel e ähnlich dem Diagramm der Kolbengeschwindigkeit dR/de. Wenn der Kolbenhub S gegeben ist, gilt die Formel Es zeigt sich also, daß die von der Drehmomentkurve uaschlossene Fläche konstant bleibt. Überlegt man in dem in Fig. 9 gezeigten Drehmoment-Diagramm, welcher Kurvenradius der Kurven-Erhebungen konstantes Drehmoment jie fort, eo erhält man drei geneigte Winkel von der Größe (Vermerk: Die ist der große griechische Buchstabe Phi), und wie wie in Fig. 10 dargestellt. Bei dem kleinsten Neigungswinkel wird die Drehmomentkurve ein gleichseitiges Dreieck, und der Kurvenradius 5 (Vermerk: Dies ist der kleine griechische Buchstabe rho) wird bei der aufgrund dieses gl eichseitig-dreieckigen Drehmoment-Diagramms konstruierten Kurvenbahn am kleinsten.Assume that in Fig. 3 the distance between the center 0 of the rotor 12 and the center O 'of the steel ball 6 has the value R and a supplement angle between the perpendicular established at the point of contact of the ball 6 and the cam track and the line 00' be a pressure angle a (this is the small Greek letter alpha). Then R is a function of the angle e (note: this is the capital Greek letter theta) of the rotor rotation according to the following relationship: tg α = (dR / de) / R (1) If the force exerted by the fluid pressure on the piston is assumed to be F. then the torque of the force acting on the center of the sphere 0 'around the rotor axis 0 to T is calculated. R # F - tg (2) inserting equation (1) into equation (2) results in T = Fo dR / de (3) The piston speed diagram shown in FIG. 5 results from the piston stroke shown in FIG -Diagram, which is the basis for the determination of the cam profile. However, if the machine is used as a motor, the duration iT, during which a torque is generated, results from the following relationship: 2 m / N <eT <(2 M + i) 31 / N (4) where N is the number of the elevations of the cam track and m is any whole number (note: X is the small Greek letter pi) 2 Jr / N) of the cam track is used to generate the torque. The torque diagram, as shown in FIG. 6, can be used as an illustrative curve image from FIG. 7, in which the curve for investigation is represented by straight lines which form triangles. If the number of pistons is M, then the number of triangles abc appearing within the rotor rotation angle ec as shown in Fig. 8 is M; and from this Fig. 8 it can be seen that the total torque fluctuates. Therefore, when the top of the triangle abc is truncated by a line de, a trapezoid adec is formed as in Fig. 9 so that the total torque can be made constant. As can be seen from equation (3), the torque T is proportional to the piston speed dR / de; therefore the torque diagram for the rotor rotation angle e is similar to the diagram of the piston speed dR / de. If the piston stroke S is given, the formula applies It can therefore be seen that the area enclosed by the torque curve remains constant. If one considers in the torque diagram shown in Fig. 9, which curve radius of the curve elevations constant torque jie continues, eo one obtains three inclined angles of the size (note: This is the capital Greek letter Phi), and as shown in Fig 10 shown. At the smallest angle of inclination, the torque curve becomes an equilateral triangle, and the curve radius 5 (note: this is the small Greek letter rho) is the smallest in the curve path constructed on the basis of this equilateral triangular torque diagram.

Dies wird im folgenden näher beschrieben. Im Falle der in Fig. 11 gezeigten Drehmomentkurve in Form der Trapeze abcd ist die Kolbengeschwindigkeit dR/de durch ab'c'd und der Kolbenhub R, der Ja das Integral der Kolbengeschwindigkeit dR/de ist, durch a"b"c"d" dargestellt. In diesem Falle wird das Kurvenbahnprofil eine Hüllkurve a'"b'"c'"d'", welche entsteht, wenn sich der Mittelpunkt einer Stahlkugel vom Radius r entlang der Kolbenhubkurve a"b"c"d"' bewegt; so wird verständlich, daß der Kurvenradius #" (Vermerkt Dies ist der kleine griechische Buchstabs rho) an der Kurvenstelle a2tX um den Betrag r kleiner wird als der Kurvenradius an der Kurvenstelle at. Es empfiehlt sich, den Kurvenradius 1 an der Eurvenstello a' größer zu wählen, damit die Stahlkugeln und die Kurvenbhnnfläche länger standhalten. This is described in more detail below. In the case of FIG The torque curve shown in the form of the trapezoids abcd is the piston speed dR / de through ab'c'd and the piston stroke R, the yes the integral of the piston speed dR / de is represented by a "b" c "d". In this case, the cam profile is an envelope curve a '"b'" c '"d'", which arises when the center of a steel ball moved from radius r along the piston stroke curve a "b" c "d" '; so it becomes understandable that the curve radius # "(Note this is the small Greek letter rho) at the curve point a2tX becomes smaller by the amount r than the curve radius at the Curve point at. It is advisable to increase the curve radius 1 at Eurvenstello a ' to be selected so that the steel balls and the curved track surface can withstand longer.

Im Falle, daß man das Kurvenbahnprofil aufgrund des oben erwähnten symmetrischen Drehmoment-Diagrammes konstruiert, ist der (Mindest-)Wert von + begrenzt. Er läßt sich Jedoch verringern, wenn das Drehmoment-Diagran- unsymmetrisch ist, wie in Fig. 12 gezeigt. Die Unterschiede der Kurvenradien an den Kurvenbahn-Erhebungen der aus Fig. 9 und 12 erhaltenen Kurvenbahn sind in Fig. 13 dargestellt unter der Annahme, daß der Kolbenhub S und der Drehwinkelbereich konstanter Kolbengeschwindigkeit in beiden Fällen gleich sind und die Kolbenanzahl 10 beträgt. Da der aus der Drehmomentkurve acbd der Fig. 9 sich ergebende geometrische Ort der Stahlkugelmitte actbnd wird, so wird der Kurvenradius in der Erhebung der Kurvenbahn ( 9 t - r). Andererseits wird der aus der Kurve abcd der Fig. 12 sich ergebende geometrische Ort der Stahlkugelmitte a1b'c1d', so daß der Kurvenradius in der Erhebung der Kurvenbahn ( y - r) wird. Daher ist 6 - r p' - r. Es zeigt sich also, daßr wenn die Drehmomentkurve asymmetrisch gemacht wird, die Pressung zwischen der Kurvenbahnfläche und der Stahlkugel verringert werden kann, wodurch die Lebensdauer der Kugel und der Kurvenbahnfläche verlängert wird. In the event that you have the cam profile due to the above constructed symmetrical torque diagram, the (minimum) value of + is limited. However, it can be reduced if the torque diagran is asymmetrical, as shown in FIG. The differences of the curve radii at the Curved path elevations of the curved path obtained from FIGS. 9 and 12 are shown in FIG. 13 shown under the assumption that the piston stroke S and the angle of rotation range are more constant Piston speed are the same in both cases and the number of pistons is 10. Since the geometrical location of the resulting from the torque curve acbd of FIG Steel ball center actbnd, then the curve radius in the elevation of the curved path (9 t - r). On the other hand, it becomes that resulting from the curve abcd of FIG Geometric location of the steel ball center a1b'c1d ', so that the curve radius in the elevation the curved path (y - r) becomes. Hence 6 - r p '- r. So it turns out that if the torque curve is made asymmetrical, the pressure between the cam surface and the steel ball can be reduced, increasing the life of the ball and the curved path surface is extended.

In diesem Fall, da die Drehmomentkurve asymmetrisch ist, schwankt das Gesamt-Drehmoment; doch kann es konstant gehalten werden, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sindt Angenommen, es sei der Teilungswinkel ec = 2)t/N und der Kolben-Phasendifferenzwinkel ip = ec/M (worin N die Anzahl der Kurvenbahn-Erhebungen und M die Kolbenanzahl ist); dann ist der Bereich konstanter Kolbengeschwindigkeit ecr = s o ep (5) der Bereich konstanter Kolbenverzögerung edc = m . ep (6) der Bereich konstanter Kolbenbeschleunigung eac = n . 8dc = m . n . Gp (7) worin 5 = 0 oder eine ganze Zahl ist und m und n ganze Zahlen sind. Dann ist Qac + ecr + Odc = ec (8) 2 und daher m n + m + s = M/2 (9) Wenn Gleichung (9) erfüllt ist, läßt sich das Gesamtdrehmoment konstant halten. Jedoch ist diese Bedingung nur dann erfüllt, wenn die Kolbenanzahl M gerade ist. Anders gesagt: Wenn das aus der Drehmomentkurve der Fig. 12 erzeugte Gesamtdrehmoment konstant sein soll, muß die Kolbenanzahl gerade sein. Indessen kann die Kolbenanzahl auch ungerade sein, wenn Maßnahmen getroffen werden, die schon eingangs erwähnte und im folgenden näher beschriebene nSperrung" zu verhindern; jedoch wird in der weiteren Erörterung angenommen, daß das Gesamtdrehmoment konstant gehalten werden kann, wenn die Kolbenanzahl, um die der Gleichung (9) genügenden Werte m und n zu erhalten, gerade ist. In this case, since the torque curve is asymmetrical, it fluctuates the total torque; yet it can be kept constant if the following Conditions are met. Assume that the pitch angle ec = 2) t / N and the Piston phase difference angle ip = ec / M (where N is the number of cam track elevations and M is the number of pistons); then is the area of constant piston speed ecr = s o ep (5) the range of constant piston deceleration edc = m. ep (6) the area constant piston acceleration eac = n. 8dc = m. n. GP (7) wherein 5 = 0 or an integer and m and n are integers. Then Qac + ecr + Odc = ec (8) 2 and therefore m n + m + s = M / 2 (9) If equation (9) is true, the total torque can be kept constant. However, this condition is only then fulfilled if the number of pistons M is even. In other words: If that's from the torque curve the total torque generated in FIG. 12 is to be constant, the number of pistons must be even be. However, the number of pistons can also be odd if measures are taken the blocking mentioned at the beginning and described in more detail below " to prevent; however, in further discussion it will be assumed that the total torque can be kept constant if the number of pistons is sufficient to that of equation (9) Getting values m and n is even.

Wenn s = 0 und m = 1 sind, ist, wie in Fig. 14 gezeigt, der Größtwert des Kurvenradius der Erhebungen der Kurvenbahn möglich; daher empfiehlt es sich sehr, diese Werte in der Praxis anzuwenden. Doch gibt es in der Praxis hierfür zwei Beschränkungen. Eine besteht darin, daß, wie in Fig. 12 gezeigt, wenn die Neigung des Bereiches konstanter Kolbenverzögerung zu groß ist, der Kurvenradius in der Kurvenbahn-Vertiefung im wesentlichen gleich dem Radius der Stahlkugel wird; das ist ein geometrisches Problem. Die andere besteht darin, daß, wenn die Neigung des Bereiches konstanter Kolbenverzögerullg cd zu groß ist1 bei Durchgang der Stahlkugel durch die Kurvenbahn-Vertiefung die Kolbengeschwindigkeit für die Steuerung zu groß ist; daher ist auch dies in der Praxis unerwünscht, Daher müssen zumindest die Werte s > 1 und m > 2 sein0 Ir nächstfolgenden wird anhand der Figo 15 dargelegt, daß das Gesamtdrehmoment beim asymmetrischen Drehmoment-Diagramm der Fig. 12 konstant wird0 In diesem Fall ist M = 10, 5 = 1, m = 1 und n = 3, so daß eac z 3 ep, ecr = 9p und idc = ipO In dem grundlegenden Drehmoment-Diagramm der Fig. 15 ist die Drehmomentkurve ein Trapez abcd, und zehn solcher Trapeze erscheinen in einem Drehwinkelbereich von 0 e - ec mit dem Phasenunterschied ep. Die innerhalb jedes Phasenunterschiedes e enthaltenen Drehmomentkurven sind einander åhnlich; daher genügt es, zu zeigen, daß das Gesamtdrehmoment im Drehwinkelbereich 0####c konstant ist. When s = 0 and m = 1, as shown in Fig. 14, is the largest value the curve radius of the elevations of the curved path possible; therefore it is recommended very much to apply these values in practice. But in practice there are two for this Restrictions. One is that, as shown in Fig. 12, when the inclination of the constant piston deceleration range is too large, the curve radius in the Cam groove becomes substantially equal to the radius of the steel ball; the is a geometric problem. The other is that when the inclination of the Constant piston deceleration range cd is too large 1 with passage of the steel ball through the cam groove the piston speed for the Control is too big; therefore this is also undesirable in practice at least the values s> 1 and m> 2 be0 Ir is based on the next following Figo 15 shows that the total torque in the asymmetrical torque diagram of Fig. 12 becomes constant 0 In this case, M = 10, 5 = 1, m = 1 and n = 3, so that eac z 3 ep, ecr = 9p and idc = ipO in the basic torque diagram 15, the torque curve is a trapezoid abcd, and ten such trapezoids appear in a rotation angle range of 0 e - ec with the phase difference ep. The inside torque curves contained in each phase difference e are similar to one another; therefore it suffices to show that the total torque in the rotation angle range 0 #### c is constant.

Das Gesamtdrehmoment am Punkt e = o ist gegeben durch T = 1 Tmax + 2 Tmax + (Tmax x 2) = 3 Tmax. The total torque at point e = o is given by T = 1 Tmax + 2 Tmax + (Tmax x 2) = 3 Tmax.

3 3 I- Bereich von 0 # # # #p wird, wenn die Neigungswinkel der Drehmomentkurven in den Bereichen gleichförmiger Kolbenbeschleunigung zwischen a und e, zwischen f und g sowie zwischen h und i gleich 1 sind, der Neigungswinkel der Drehmomentkurve im Bereich zwischen den Punkten gleichförmiger Kolbenverzögerung j und k zu minus 3, so daß in diesem Bereich keine Schwankung des Drehmomentes auftritt, d. h. daß in diesem Bereich das Gesamtdrehmoment gleich demjenigen im Punkt O ist. Im Punkt e = op verschwindet diejenige Drehmomentkurve, welche zwischen den Punkten h und i die Neigung 1 hat aber erscheint diejenige Drehmomentkurve, welche zwischen den Punkten k und c dieselbe Neigung hat; daher verringert sich das Gesamtdrehmoment T plötzlich um Tma. Jedoch tritt anstelle derjenigen Drehmomentkurve, welche zwischen den Punkten j und k die Neigung minus 3 hat, die ähnliche Kurve zwischen den Punkten i und t, so daß das Gesamtdrehmoment sich plötzlich um Tmax vermehrt. Infolgedessen hält sich das Gesamtdrehmoment auf 3 Tmax. So zeigt sich, daß das gesamte Drehmoment an allen Punkten konstant bleibt. 3 3 I- range of 0 # # # #p becomes when the angle of inclination of the torque curves in the areas of uniform piston acceleration between a and e, between f and g and between h and i are equal to 1, the angle of inclination of the torque curve in the area between the points of uniform piston deceleration j and k to minus 3, so that there is no torque fluctuation in this area, i. H. that in this area the total torque is equal to that in point O. In the point e = op disappears that torque curve, which between the points h and i have the slope 1 but the torque curve appears, which has the same inclination between points k and c; therefore decreases the total torque T suddenly decreases by Tma. However, instead of that torque curve, which has the slope minus 3 between points j and k, the similar curve between points i and t, so that the total torque suddenly increases by Tmax increased. As a result, the total torque is kept at 3 Tmax. So it shows that the total torque remains constant at all points.

Als nächstes wird anhand der Fig0 16 die Methode beschrieben, mittels deren gemäß der Erfindung die Verweil-Bereiche #1 und #2 (Vermerk: Dies ist der kleine griechische Buchstabe epsilon) bestimmt werden, d. h. diejenigen Bereiche, während deren der Kolben unbeweglich gehalten wird, damit die eingangs erwähnten Erscheinungen der "Sperrung" und der "Undichtheit", welche beim Umschalten der Steuerkanäle auftreten, vermieden werden. Next, the method will be described with reference to FIG. 16, by means of whose, according to the invention, the dwell areas # 1 and # 2 (Note: This is the small Greek letter epsilon), d. H. those areas during which the piston is kept immobile, so that the aforementioned Appearances of "blocking" and "leakage" which occur when switching over the control channels occur to be avoided.

In Fig. 16 sind der Bereich konstanter Kolbengeschwindigkeit #cr = 5 . ep der Bereich konstanter Kolbenverzögerung Odc r m 9p der Bereich konstanter Kolbenbesohleunigung iac = n . idc - m e n . In Fig. 16, the constant piston speed region #cr = 5. ep the range of constant piston deceleration Odc r m 9p the range of constant Piston acceleration iac = n. idc - m e n.

und die Verweil-Bereiche und und 61 und 62 Dann gilt die folgende Beziehung: Oac + Ocr + Odc + Z 2 = Oc (10) 2 Daraus wird die Summe der Verweil-Bereiche #1 + #2 = [2M - m(n + 1) - s] Op/2M (11) Man muß also die Verweil-Bereiche (#1 + #2) auswählen, indem man die der Gleichung (11) genügenden Werte ermittelt. Die Verweil-Bereiche können so kurz sein, daß, wenn die Kolbenanzahl M innerhalb einer Kurvenbahn-Teilung gleich 12 ist, d. h. wenn M eine gerade ganze Zahl ist wie in Fig. 17, dann e1 6 2 = 1/2 . ep ist. Aber wenn die Kolbenanzahl M gleich ii, also eine ungerade Zahl ist wie in Fig. 18, wird sie so gewählt, daß #1 = #2 = 1/4 # #p. In diesem Fall ist s = 0 oder 1 und wird n Je nach dem Wert von s bestimmt. Wenn die Verweil-Bereiche e1 und so, wie oben beschrieben, ausgewählt werden, dann läßt sich das Gesamt-Drehmoment konstant halten, unabhängig davon, ob die Kolbenanzahl innerhalb eines Kurvenbahn-Teilungswinkels 9c eine gerade oder ungerade Zahl ist. Es zeigt sich also, daß man dasjenige Kurvenbahnprofil, welches die geringste Flächenpressung zwischen der Stahlkugel und der Kurvenbahnfläche und konstantes Gesamt-Drehmoment ergibt und welches die Erscheinungen der "Sperrung" und der "Undichtheit" vermeidet, konstruieren kann, indem man die Hüllkurve bildet, die durch die Bewegung der Stahlkugelmitte entlang der Hubkurve entsteht, welche man durch Integration der der Gleichung (11) genügenden unsymmetrischen Drehmomentkurve erhält. and the dwell areas and and 61 and 62 then the following relationship applies: Oac + Ocr + Odc + Z 2 = Oc (10) 2 This becomes the sum of the dwell areas # 1 + # 2 = [2M - m (n + 1) - s] Op / 2M (11) So the dwell areas must be Select (# 1 + # 2) by finding the values that satisfy equation (11). The residence areas can be so short that when the number of pistons M is within a cam division is equal to 12, i.e. H. when M is an even integer as in Fig. 17, then e1 6 2 = 1/2. ep is. But if the number of pistons M is the same ii, which is an odd number as in Fig. 18, is chosen so that # 1 = # 2 = 1/4 # #p. In this case, s = 0 or 1 and n is determined depending on the value of s. If the dwell areas e1 and so are selected as described above, then the total torque can be kept constant, regardless of whether the number of pistons is an even or odd number within a curved path division angle 9c. So it turns out that the curve path profile that has the lowest surface pressure between the steel ball and the cam surface and constant total torque results and which avoids the phenomena of "blocking" and "leakage", can be constructed by forming the envelope curve created by the movement of the center of the steel ball arises along the lift curve, which can be obtained by integrating the equation (11) sufficient asymmetrical torque curve is obtained.

Erfindungsgemäß kann man den Kurvenbahnradius in den Erhebungen der Kurvenbahn groß machen also die Flächenpressung zwischen der Kurvenbahn und der Stahlkugel klein halten, also die Lebensdauer der Kurvenbahn und der Kugeln verlängern; man kann den Druck der Flüssigkeit, also den Einlaßdruck beim Hydraulikmotor und den Auslaßdruck bei der Pumpe, erhöhen; und man kann die Steuerzeiten länger als bei Motoren und Pumpen üblicher Bauart machen, also die beim Umsteuern bei üblichen Maschinen auftretenden Erscheinungen der "Sperrung" und der ZUndichtheit vermeiden; und man kann das Gesamt-Drehmoent der Maschine konstant halten und den volumetrischen Wirkungsgrad erhöhen. According to the invention, the curved path radius can be in the Surveys make the surface pressure between the cam and keep the steel ball small, i.e. the service life of the cam track and the balls extend; you can see the pressure of the fluid, i.e. the inlet pressure in the hydraulic motor and increase the outlet pressure at the pump; and you can make the tax times longer than with motors and pumps of the usual design, i.e. when reversing with the usual Avoid the occurrence of "blocking" and Leakage phenomena on machines; and you can keep the total torque of the machine constant and the volumetric Increase efficiency.

Claims

lo radial piston hydraulic pump or motor with rotating cylinder star, with a wave-shaped curved path surrounding the cylinder star for multiple Stroke of each piston per revolution and with rolling elements arranged at the outer end of the piston, which roll on the cam track, that is, that the profile of the cam shafts is designed so that the exerted by the individual piston Torque on the outward stroke rises less steeply to its maximum value than it does falls beyond the maximum value.

2. Pump or motor according to claim 1, characterized in that the Cam track profile is developed from a torque curve, which is an asymmetrical Is a trapezoid whose upper parallel side (bc in Fig. 12) is as long as the operating range, during which the individual piston generates its greatest torque, whereby the Sum of all torques generated by the individual pistons regardless of the phase relationship the piston can be kept constant to one another.

3. Pump or motor according to claim 2, characterized in that the phase ranges of that inclined side (from in Fig. 12) of the torque curve forming trapezoid, which represents the increasing torque, and the phase range the upper parallel side (bc) of the trapezoid, which has the constant greatest torque represents, are chosen so that they are a whole multiple of between each other phase difference present in neighboring flasks (O9c in Fig. 12) of torque generation are 1

4. Pump or motor according to one of claims 1 -due to that, that at each elevation and n at the depression of the cam profile In each case a region of a predetermined length is provided in which the piston can be moved under dwell in their position.